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[自然科学] 相对论
相对论
──量度值虽然并不见得「很真实」,但还有什么会比量度「更真实」呢?
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相对论的提出不是偶然的。在十九世纪末,物理学家们便遭遇许多困难,当干涉仪的实验结果困扰物理学家的时候,爱因斯坦立刻放弃乙太的概念并假设光速具有不变性﹙任何观察者测得之光速为同一固定值﹚,勇于怀疑传统牛顿的绝对时空概念,以「穷则变,变则通」的革新思想提出相对论。这段历史与爱因斯坦同哥本哈根论者的激辩是同样精采,爱因斯坦之所以成为近代物理的奠基者是有原因的。﹙注一﹚
原本二十世纪前,人类已经习惯了牛顿所带来的绝对真理与绝对价值,它的权威性提供了一种绝对安全感和最后归宿感,可是相对论却像一口巨大的丧钟在人类头顶轰鸣,使人们从牛顿教条弄得呆滞的状态下醒来,把人们一劳永逸的乐观梦想,变成前途茫茫的悲观困惑﹙注二﹚。
狭义相对论指出,由于光的不变性使观察者无法区分绝对静止与等速运动;爱因斯坦得以肯定时间与空间的相对性,即观察者对时空的描述会随着运动状态而改变──在相对论中观察者所测量到之相对运动的物体,其长度显得更短,而时间显得更长。如果把光讯号当作传递事件因果次序的最快讯号,我们感觉﹙也是量测﹚到的因果现象,亦会随着观察者的运动状态而不同﹙注三﹚。爱因斯坦以「对一实际参考体的相对运动」来代替空间的量度﹙注四﹚,以「光速」代替时间的量度,换句话说,爱因斯坦以物理的操作定义来取代牛顿对时空哲学式的「简单定位」之定义。
人类的感官往往是不真切的﹙所谓的表象主义﹚,故以物理量度方式来描述事件是最真切不过,但相对论却告诉我们,即使是量度的结果,不同的观察者对同一事件竟会提出截然不同的描述。例如﹙同时性的问题﹚对于A、B两事件,甲说A先B发生,乙说B先A发生,但相对论竟告诉我们二者都对,即各结论对所属观察者各是正确的。可是 (1) 不同座标系的观察者对同事件的长度与时间描述,皆不相同,但是同事件其本体论上的时间与长度不可能是这样又是那样。 (2) 两事件在其本体论上的因果次序,不可能是这样又是那样。这导致我们必须要问:我们所观察与认知的是实在界吗?人类对事件的物理量度「真切」﹙即符合本体论的实在界,在下文读者必须区分『真切』和『真实』的含意﹚吗?相对论是否分割了实在界与现象界﹙注五﹚──实际值与量测值──之间的一致性?或者这样问:人们能否一如物自体般的客观认知实在界?
人类对事物的认知并不真切:就连物理量度──原本我们比较信任的认知对象工具──都如此深受主体状态因素所影响,我们怎能确信自己观察量度出来的结果是真切的呢?爱因斯坦在其着作<相对论>中译本三十页里曾提到「我们所看到物体在运动中收缩的现象,事实上并非运动物体的本身在收缩,如是物体本身在收缩,这样就毫无意义了」,同理,狭义相对论里的「时间膨胀」,基于 (1) 我们必须坚信关于时空的本体论事实只有一个。 (2) 由于狭义相对论效应﹙长度缩短、时间膨胀﹚出现于两不同惯性座标系间的量度,故我们无从区分并判断实际值与测量值──实在界与现象界──是否一致。基于这两点,笔者可以肯定:人类对被观察对象的认知结果的确不真切,而且此狭义相对论效应只是「假象」罢了,实在界﹙例如运动物体本身的长度﹚并不可能会因为观察者或被观察者的运动﹙等速﹚状态而有所丝毫改变。但是广义相对论﹙加速座标系与重力场中的时间膨胀、空间弯曲与光线曲折﹚不是「假象」,例如峦生子问题的两位主角最后回到同一座标系时年龄竟然不同,在这里必须区分广义相对论与狭义相对论是有些不一样的。
在狭义相对论里,我们无法验证,当现象界改变时,实在界是否与现象界有对等的改变。或许这样说会更清楚:我们根本无法知道实在界究竟发生了什么,因为我们观察不到被观察者本身,我们只能够观察到光讯号所传递之已发生的事件现象,对人类而言,实在界究竟发生什么是不重要的,重要的是现象界所发生的一切,这才是真正与主体有关联──所以什么是事实?观察者所只能观察到的「现象」就是事实,虽然它不见得「很真实」,但还有什么会比它「更真实」呢?
相对论推翻了牛顿的绝对时空,但并不是没有绝对速度,只是无法找到它罢了,毕竟「相对是建立在绝对上」。如果上帝就在空间的绝对原点,我们将发现,光速的绝对性竟使得上帝隐藏了起来──这似乎是上帝刻意的安排。人们只能掌握跟自己本身状态有关的操作值,再去设想「绝对」是没有意义。人类﹙主体﹚是不可能脱离自己的「参考架构」去判断事物;相对论明白告诉我们这点,即使是在物理里,自己对事物的观察﹙认知﹚结果永远与本身的状态﹙主观因素﹚有密切关系,我们再也无法企求绝对唯一的客观。
相对论同时促进休谟式的相对主义以前所未有的声势占领现代人的心灵,这在后面会提到。相对论虽然没有开启非决定论的趋势,却是物理近代革命与打击唯物论﹙注六﹚的开始。唯物论预先假定有一确定的现在瞬间,一切物质在现在瞬间中都同样实在。
爱因斯坦说:「我们力图借助物理学理论,在迷宫中为自己寻求一条道路,藉着通过大量已观察到的情况,来整理和理解我们的感觉印象。我们希望观察到的情况,能够与我们对实在界所作的概念相符合,如果不相信我们的理论结构能理解客观实在界,如果不相信我们世界的内在和谐性,那就不会有任何科学。这种信念,并且永远是一切科学创造的根本动机……在我们所有努力中,在每一次新旧观念之间的戏剧斗争中,我们坚定了永恒的求知欲望……当在求知上所遭遇的困难越多,这种欲望与信念也越增强﹙注七﹚。」尽管爱因斯坦始终期待实在界与现象界的紧密统一,正如同他始终不愿放弃物理决定论,但是思潮的发展却离他的期待越来越远,而讽刺地,他的相对论正是这个趋势一开始的源头。
注一:<宇宙漫步者─爱因斯坦>世纪人物传记7,北辰文化股份有限公司,76年8月出版。
注二:<思想之谜与人类之梦─现代~当代之部>刘晓波,风云时代出版,相对论部分。
注三:某事件是否为另一事件的原因,在过去都已决定。它不随现在的不同观察者而改变,光讯号所传递的是已发生的事件,并不是事件本身。
注四:<相对论>爱因斯坦着,徐氏基金会,页6。
注五:现象界是表象的集合。
注六:认为整个实在界毫无例外地可以归结于物质,以及完全从属于物质条件的力量,无需用不系于物质的因素来解释,凡是把实在界与现象界视为一事,即是为其开路。
注七:<物理的进化>页204─205,水牛出版社。
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原载于:http://residence.educities.edu.tw/sinner66/think/part_1/epistemology/page1.htm
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[楼 主]
From:台湾中华电信 |
Posted:
2005-09-30 16:35 |
keviandy
级别:
路人甲
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相对论其实源起于非常简单牛顿定理
像牛顿第一定律 惯性
第二 F=ma
因为a和惯性的不同
而去作一连串的讨论
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[1 楼]
From:台湾数位联合 |
Posted:
2005-10-26 22:40 |
i1012347
教育是良心的事业...
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(限)限级游动漫
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三维空间加上时间,变成说在同一点上,也要包括同一时间点,才会被接触到。实际例子就好比车祸,0..0
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[2 楼]
From:台湾中华电信股份有限公司 |
Posted:
2014-02-07 19:01 |
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